[4]full
This commit is contained in:
parent
56509603c7
commit
f4e8b9732e
Binary file not shown.
|
Before Width: | Height: | Size: 23 KiB |
|
|
@ -1,91 +0,0 @@
|
||||||
Структура,Режим,Операция,Время (сек)
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,insert,0.154480
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,search,0.001006
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,delete,0.000890
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,insert,1.084111
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,search,0.000904
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,delete,0.000629
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,insert,0.131441
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,search,0.001123
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,delete,0.000622
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,insert,0.163422
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,search,0.000789
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,delete,0.000530
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,insert,0.145036
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,search,0.000570
|
|
||||||
LinkedList,shuffled,delete,0.000318
|
|
||||||
LinkedList,sorted,insert,24.938719
|
|
||||||
LinkedList,sorted,search,0.106848
|
|
||||||
LinkedList,sorted,delete,0.096196
|
|
||||||
LinkedList,sorted,insert,24.883229
|
|
||||||
LinkedList,sorted,search,0.106409
|
|
||||||
LinkedList,sorted,delete,0.094658
|
|
||||||
LinkedList,sorted,insert,24.408379
|
|
||||||
LinkedList,sorted,search,0.115546
|
|
||||||
LinkedList,sorted,delete,0.099195
|
|
||||||
LinkedList,sorted,insert,24.421941
|
|
||||||
LinkedList,sorted,search,0.102282
|
|
||||||
LinkedList,sorted,delete,0.092586
|
|
||||||
LinkedList,sorted,insert,24.125530
|
|
||||||
LinkedList,sorted,search,0.106052
|
|
||||||
LinkedList,sorted,delete,0.093177
|
|
||||||
HashTable,shuffled,insert,0.024262
|
|
||||||
HashTable,shuffled,search,0.000651
|
|
||||||
HashTable,shuffled,delete,0.000211
|
|
||||||
HashTable,shuffled,insert,0.022815
|
|
||||||
HashTable,shuffled,search,0.000259
|
|
||||||
HashTable,shuffled,delete,0.000115
|
|
||||||
HashTable,shuffled,insert,0.026916
|
|
||||||
HashTable,shuffled,search,0.000264
|
|
||||||
HashTable,shuffled,delete,0.000115
|
|
||||||
HashTable,shuffled,insert,0.022850
|
|
||||||
HashTable,shuffled,search,0.000251
|
|
||||||
HashTable,shuffled,delete,0.000115
|
|
||||||
HashTable,shuffled,insert,0.023054
|
|
||||||
HashTable,shuffled,search,0.000261
|
|
||||||
HashTable,shuffled,delete,0.000114
|
|
||||||
HashTable,sorted,insert,0.021750
|
|
||||||
HashTable,sorted,search,0.000246
|
|
||||||
HashTable,sorted,delete,0.000110
|
|
||||||
HashTable,sorted,insert,0.022438
|
|
||||||
HashTable,sorted,search,0.000248
|
|
||||||
HashTable,sorted,delete,0.000111
|
|
||||||
HashTable,sorted,insert,0.021394
|
|
||||||
HashTable,sorted,search,0.000230
|
|
||||||
HashTable,sorted,delete,0.000106
|
|
||||||
HashTable,sorted,insert,0.022591
|
|
||||||
HashTable,sorted,search,0.000285
|
|
||||||
HashTable,sorted,delete,0.000125
|
|
||||||
HashTable,sorted,insert,0.021119
|
|
||||||
HashTable,sorted,search,0.000272
|
|
||||||
HashTable,sorted,delete,0.000122
|
|
||||||
BST,shuffled,insert,0.054849
|
|
||||||
BST,shuffled,search,0.000554
|
|
||||||
BST,shuffled,delete,0.000293
|
|
||||||
BST,shuffled,insert,0.053888
|
|
||||||
BST,shuffled,search,0.000415
|
|
||||||
BST,shuffled,delete,0.000260
|
|
||||||
BST,shuffled,insert,0.053399
|
|
||||||
BST,shuffled,search,0.000407
|
|
||||||
BST,shuffled,delete,0.000256
|
|
||||||
BST,shuffled,insert,0.056071
|
|
||||||
BST,shuffled,search,0.000412
|
|
||||||
BST,shuffled,delete,0.000261
|
|
||||||
BST,shuffled,insert,0.053024
|
|
||||||
BST,shuffled,search,0.000409
|
|
||||||
BST,shuffled,delete,0.000285
|
|
||||||
BST,sorted,insert,24.942325
|
|
||||||
BST,sorted,search,0.108153
|
|
||||||
BST,sorted,delete,0.094860
|
|
||||||
BST,sorted,insert,25.196583
|
|
||||||
BST,sorted,search,0.109160
|
|
||||||
BST,sorted,delete,0.096340
|
|
||||||
BST,sorted,insert,24.691507
|
|
||||||
BST,sorted,search,0.115560
|
|
||||||
BST,sorted,delete,0.094962
|
|
||||||
BST,sorted,insert,24.461825
|
|
||||||
BST,sorted,search,0.103381
|
|
||||||
BST,sorted,delete,0.095198
|
|
||||||
BST,sorted,insert,24.798636
|
|
||||||
BST,sorted,search,0.101888
|
|
||||||
BST,sorted,delete,0.093775
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,44 +0,0 @@
|
||||||
Анализ по пунктам задания
|
|
||||||
Влияние порядка входных данных на вставку в BST
|
|
||||||
На отсортированных данных BST превращается в связный список
|
|
||||||
(все узлы добавляются только в правое поддерево),
|
|
||||||
поэтому каждая операция вставки требует прохода по всем ранее вставленным
|
|
||||||
элементам. В результате вместо среднего O(log n) получается O(n) – это хорошо
|
|
||||||
видно по резкому росту времени: с 0.02 с до ~2 с. На перемешанных данных
|
|
||||||
дерево остаётся относительно сбалансированным, и вставка быстра.
|
|
||||||
|
|
||||||
Хеш-таблица почти не чувствительна к порядку
|
|
||||||
Время вставки, поиска и удаления в хеш-таблице определяется в первую
|
|
||||||
очередь длиной цепочек, которая зависит только от количества коллизий, а не
|
|
||||||
от порядка поступления ключей. Хеш-функция равномерно распределяет ключи по
|
|
||||||
бакетам, поэтому shuffled и sorted данные дают практически одинаковые результаты.
|
|
||||||
Небольшое влияние порядка могло бы проявиться лишь при очень высоком коэффициенте
|
|
||||||
заполнения и специфических паттернах хеширования, но на наших масштабах оно
|
|
||||||
пренебрежимо мало.
|
|
||||||
|
|
||||||
Связный список всегда медленен при поиске
|
|
||||||
Поиск в связном списке – линейный (O(n)), потому что требуется перебрать все узлы
|
|
||||||
от головы до искомого или до конца. В нашем эксперименте поиск 110 имён занимал
|
|
||||||
в среднем 0.03 с, что на два порядка медленнее хеш-таблицы и BST в нормальном
|
|
||||||
режиме. Порядок данных не влияет на время поиска (линейный обход всегда одинаков),
|
|
||||||
что видно из таблицы.
|
|
||||||
|
|
||||||
Удаление в каждой структуре
|
|
||||||
В связном списке удаление также O(n) из-за необходимости найти предшествующий узел.
|
|
||||||
В хеш-таблице удаление сводится к удалению в цепочке (коротком связном списке)
|
|
||||||
и практически не отличается от поиска.
|
|
||||||
В BST удаление требует поиска узла (O(log n) в сбалансированном, O(n) в
|
|
||||||
вырожденном), плюс операции по перестройке дерева (поиск минимального в правом
|
|
||||||
поддереве). В вырожденном случае (sorted) удаление деградирует так же, как и поиск/вставка.
|
|
||||||
|
|
||||||
Вывод: какую структуру выбирать в реальной жизни
|
|
||||||
|
|
||||||
Частые вставки/удаления + быстрый поиск → Хеш-таблица. Она обеспечивает O(1) в среднем для всех основных операций, не требует поддержания порядка, проста в реализации. Идеально для словарей, кэшей, индексов баз данных.
|
|
||||||
|
|
||||||
Необходимость получать данные в отсортированном порядке → Сбалансированное BST (красно-чёрное, AVL-дерево). Несбалансированное BST, как показано в эксперименте, может деградировать до O(n) при неудачном порядке данных, поэтому в реальных системах всегда применяют самобалансирующиеся варианты. Их операции выполняются за O(log n) в худшем случае, а in-order обход сразу даёт отсортированный список без дополнительной сортировки. Используются в базах данных (индексы), файловых системах, ordered map в языках.
|
|
||||||
|
|
||||||
Связный список сам по себе редко применяется для задач с частым поиском; он оправдан в сценариях, где данные обрабатываются строго последовательно (очереди, стеки, LRU-кэши), или когда вставка/удаление происходят только в начале/конце и не требуется произвольный доступ.
|
|
||||||
|
|
||||||
Дополнительно: Если нужна и быстрая вставка/удаление, и произвольный доступ по индексу, и порядок, то рассматривают сбалансированные деревья (например, B-деревья) или комбинированные структуры (LinkedHashMap).
|
|
||||||
|
|
||||||
Таким образом, выбор структуры определяется типичными паттернами использования: частота операций вставки, поиска, удаления и требование к упорядоченности данных.
|
|
||||||
BIN
stepinim/lab1_structure/docs/data/lab1_graph.png
Normal file
BIN
stepinim/lab1_structure/docs/data/lab1_graph.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 30 KiB |
55
stepinim/lab1_structure/docs/data/lab1_results.csv
Normal file
55
stepinim/lab1_structure/docs/data/lab1_results.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,55 @@
|
||||||
|
Структура,Режим,Повтор,Операция,Время (сек)
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,1,insert,0.5023735999711789
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,1,search,0.022223800013307482
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,1,delete,0.010106799949426204
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,2,insert,0.5151404999778606
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,2,search,0.023844500014092773
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,2,delete,0.010028599994257092
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,3,insert,0.5328615000471473
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,3,search,0.020557800016831607
|
||||||
|
LinkedList,shuffled,3,delete,0.012162799946963787
|
||||||
|
LinkedList,sorted,1,insert,0.4577932999818586
|
||||||
|
LinkedList,sorted,1,search,0.017212599981576204
|
||||||
|
LinkedList,sorted,1,delete,0.012185800005681813
|
||||||
|
LinkedList,sorted,2,insert,0.43183969997335225
|
||||||
|
LinkedList,sorted,2,search,0.01829650002764538
|
||||||
|
LinkedList,sorted,2,delete,0.012130599992815405
|
||||||
|
LinkedList,sorted,3,insert,0.436789300001692
|
||||||
|
LinkedList,sorted,3,search,0.017460400005802512
|
||||||
|
LinkedList,sorted,3,delete,0.012465099978726357
|
||||||
|
HashTable,shuffled,1,insert,0.0032562999986112118
|
||||||
|
HashTable,shuffled,1,search,9.469996439293027e-05
|
||||||
|
HashTable,shuffled,1,delete,5.15999854542315e-05
|
||||||
|
HashTable,shuffled,2,insert,0.0031429000082425773
|
||||||
|
HashTable,shuffled,2,search,9.000004502013326e-05
|
||||||
|
HashTable,shuffled,2,delete,4.360004095360637e-05
|
||||||
|
HashTable,shuffled,3,insert,0.003212600015103817
|
||||||
|
HashTable,shuffled,3,search,0.00010830000974237919
|
||||||
|
HashTable,shuffled,3,delete,4.650000482797623e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,1,insert,0.0030796999926678836
|
||||||
|
HashTable,sorted,1,search,8.420000085607171e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,1,delete,4.730001091957092e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,2,insert,0.0030180999892763793
|
||||||
|
HashTable,sorted,2,search,9.079999290406704e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,2,delete,5.299999611452222e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,3,insert,0.0029779999749734998
|
||||||
|
HashTable,sorted,3,search,8.510000770911574e-05
|
||||||
|
HashTable,sorted,3,delete,6.589997792616487e-05
|
||||||
|
BST,shuffled,1,insert,0.011618499993346632
|
||||||
|
BST,shuffled,1,search,0.00031289999606087804
|
||||||
|
BST,shuffled,1,delete,0.0002456999500282109
|
||||||
|
BST,shuffled,2,insert,0.021565500006545335
|
||||||
|
BST,shuffled,2,search,0.00032350001856684685
|
||||||
|
BST,shuffled,2,delete,0.0002101999707520008
|
||||||
|
BST,shuffled,3,insert,0.011865400010719895
|
||||||
|
BST,shuffled,3,search,0.0003497999859973788
|
||||||
|
BST,shuffled,3,delete,0.0002114999806508422
|
||||||
|
BST,sorted,1,insert,1.961912199971266
|
||||||
|
BST,sorted,1,search,0.025325599999632686
|
||||||
|
BST,sorted,1,delete,0.03309909999370575
|
||||||
|
BST,sorted,2,insert,1.8450072000268847
|
||||||
|
BST,sorted,2,search,0.025074300006963313
|
||||||
|
BST,sorted,2,delete,0.03284020000137389
|
||||||
|
BST,sorted,3,insert,1.8502263000118546
|
||||||
|
BST,sorted,3,search,0.028948499995749444
|
||||||
|
BST,sorted,3,delete,0.040639499959070235
|
||||||
|
15
stepinim/lab1_structure/docs/otchet_1lab.md
Normal file
15
stepinim/lab1_structure/docs/otchet_1lab.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,15 @@
|
||||||
|
В ходе экспериментов было показано, что производительность структуры данных сильно зависит
|
||||||
|
от её внутреннего устройства и характера входных данных.
|
||||||
|
|
||||||
|
BST работает быстро на случайных данных, но при отсортированном порядке деградирует почти до
|
||||||
|
связного списка, из-за чего время вставки и удаления резко увеличивается. Хеш-таблица
|
||||||
|
практически не зависит от порядка входных данных, так как доступ к элементам происходит через
|
||||||
|
хеш-функцию, поэтому она показала лучшие результаты при поиске и вставке. Связный список
|
||||||
|
оказался самым медленным при поиске, так как требует последовательного обхода элементов.
|
||||||
|
|
||||||
|
Удаление также работает по-разному: в связном списке и BST сначала требуется поиск элемента,
|
||||||
|
а в хеш-таблице удаление обычно выполняется быстрее за счёт обращения к нужному бакету.
|
||||||
|
|
||||||
|
На практике хеш-таблицы лучше подходят для частого поиска и вставки данных, BST — когда
|
||||||
|
важно хранить элементы в отсортированном виде, а связные списки полезны в более простых
|
||||||
|
задачах, где структура данных часто изменяется и не требуется быстрый поиск.
|
||||||
|
|
@ -1,7 +1,7 @@
|
||||||
import sys
|
import sys
|
||||||
sys.setrecursionlimit(20000)
|
sys.setrecursionlimit(30000)
|
||||||
|
|
||||||
csv_path = 'C:/Users/xalva/2026-rff_mp/stepinim/docs/data/results.csv'
|
csv_path = '/stepinim/docs/data/lab1_results.csv'
|
||||||
|
|
||||||
#Связный список
|
#Связный список
|
||||||
def ll_insert(head, name, phone):
|
def ll_insert(head, name, phone):
|
||||||
|
|
@ -131,125 +131,303 @@ def bst_list_all(root):
|
||||||
inorder(root)
|
inorder(root)
|
||||||
return result
|
return result
|
||||||
|
|
||||||
#ТЕСТ
|
# ============================================================
|
||||||
|
# TECT
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
import os
|
||||||
import random
|
import random
|
||||||
random.seed(42)
|
|
||||||
N = 10000
|
|
||||||
base_records = [(f"User_{i:05d}", f"123-{i:05d}") for i in range(N)]
|
|
||||||
records_shuffled = base_records.copy()
|
|
||||||
random.shuffle(records_shuffled)
|
|
||||||
records_sorted = sorted(base_records, key=lambda x: x[0])
|
|
||||||
|
|
||||||
# 100 случайных существующих имён из всего набора
|
|
||||||
random_sample = random.sample(base_records, 100)
|
|
||||||
search_existing = [name for name, _ in random_sample]
|
|
||||||
# 10 несуществующих
|
|
||||||
search_nonexist = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
|
||||||
# 50 случайных для удаления
|
|
||||||
delete_sample = random.sample(base_records, 50)
|
|
||||||
delete_names = [name for name, _ in delete_sample]
|
|
||||||
|
|
||||||
import time
|
import time
|
||||||
import csv
|
import csv
|
||||||
import statistics
|
import pandas as pd
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ПОДГОТОВКА ПАПОК
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
DATA_DIR = os.path.join("docs", "data")
|
||||||
|
os.makedirs(DATA_DIR, exist_ok=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
csv_path = os.path.join(DATA_DIR, "lab1_results.csv")
|
||||||
|
graph_path = os.path.join(DATA_DIR, "lab1_graph.png")
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ТЕСТОВЫЕ ДАННЫЕ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
random.seed(42)
|
||||||
|
|
||||||
|
N = 3000
|
||||||
|
|
||||||
|
base_records = [
|
||||||
|
(f"User_{i:05d}", f"123-{i:05d}")
|
||||||
|
for i in range(N)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
records_shuffled = base_records.copy()
|
||||||
|
random.shuffle(records_shuffled)
|
||||||
|
|
||||||
|
records_sorted = sorted(base_records, key=lambda x: x[0])
|
||||||
|
|
||||||
|
# Поиск
|
||||||
|
search_existing = [
|
||||||
|
name for name, _ in random.sample(base_records, 100)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
search_nonexist = [
|
||||||
|
f"None_{i}"
|
||||||
|
for i in range(10)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
# Удаление
|
||||||
|
delete_names = [
|
||||||
|
name for name, _ in random.sample(base_records, 50)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# СОЗДАНИЕ СТРУКТУР
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def build_structure(records, struct_type):
|
||||||
|
|
||||||
|
if struct_type == "ll":
|
||||||
|
structure = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in records:
|
||||||
|
structure = ll_insert(structure, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return structure
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "ht":
|
||||||
|
structure = [None] * HASH_SIZE
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in records:
|
||||||
|
ht_insert(structure, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return structure
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "bst":
|
||||||
|
structure = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in records:
|
||||||
|
structure = bst_insert(structure, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return structure
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def measure_operations(records, struct_type):
|
# ============================================================
|
||||||
results = []
|
# INSERT
|
||||||
for rep in range(5):
|
# ============================================================
|
||||||
if struct_type == 'll':
|
|
||||||
head = None
|
|
||||||
elif struct_type == 'ht':
|
|
||||||
head = [None] * HASH_SIZE
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
root = None
|
|
||||||
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
def measure_insert(records, struct_type):
|
||||||
if struct_type == 'll':
|
|
||||||
for name, phone in records:
|
|
||||||
head = ll_insert(head, name, phone)
|
|
||||||
elif struct_type == 'ht':
|
|
||||||
for name, phone in records:
|
|
||||||
ht_insert(head, name, phone)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
for name, phone in records:
|
|
||||||
root = bst_insert(root, name, phone)
|
|
||||||
insert_time = time.perf_counter() - start
|
|
||||||
results.append((rep + 1, 'insert', insert_time))
|
|
||||||
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
if struct_type == 'll':
|
|
||||||
for name in search_existing + search_nonexist:
|
|
||||||
ll_find(head, name)
|
|
||||||
elif struct_type == 'ht':
|
|
||||||
for name in search_existing + search_nonexist:
|
|
||||||
ht_find(head, name)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
for name in search_existing + search_nonexist:
|
|
||||||
bst_find(root, name)
|
|
||||||
search_time = time.perf_counter() - start
|
|
||||||
results.append((rep + 1, 'search', search_time))
|
|
||||||
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
build_structure(records, struct_type)
|
||||||
if struct_type == 'll':
|
|
||||||
for name in delete_names:
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
head = ll_delete(head, name)
|
|
||||||
elif struct_type == 'ht':
|
return end - start
|
||||||
for name in delete_names:
|
|
||||||
ht_delete(head, name)
|
|
||||||
else:
|
# ============================================================
|
||||||
for name in delete_names:
|
# SEARCH
|
||||||
root = bst_delete(root, name)
|
# ============================================================
|
||||||
delete_time = time.perf_counter() - start
|
|
||||||
results.append((rep + 1, 'delete', delete_time))
|
def measure_search(records, struct_type):
|
||||||
return results
|
|
||||||
|
structure = build_structure(records, struct_type)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
if struct_type == "ll":
|
||||||
|
for name in search_existing + search_nonexist:
|
||||||
|
ll_find(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "ht":
|
||||||
|
for name in search_existing + search_nonexist:
|
||||||
|
ht_find(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "bst":
|
||||||
|
for name in search_existing + search_nonexist:
|
||||||
|
bst_find(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
return end - start
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# DELETE
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def measure_delete(records, struct_type):
|
||||||
|
|
||||||
|
structure = build_structure(records, struct_type)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
if struct_type == "ll":
|
||||||
|
for name in delete_names:
|
||||||
|
structure = ll_delete(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "ht":
|
||||||
|
for name in delete_names:
|
||||||
|
ht_delete(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif struct_type == "bst":
|
||||||
|
for name in delete_names:
|
||||||
|
structure = bst_delete(structure, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
return end - start
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЗАМЕРЫ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
all_data = []
|
all_data = []
|
||||||
|
|
||||||
for struct_name, mode_label, records in [
|
experiments = [
|
||||||
("LinkedList", "shuffled", records_shuffled),
|
("LinkedList", "ll"),
|
||||||
("LinkedList", "sorted", records_sorted),
|
("HashTable", "ht"),
|
||||||
("HashTable", "shuffled", records_shuffled),
|
("BST", "bst")
|
||||||
("HashTable", "sorted", records_sorted),
|
]
|
||||||
("BST", "shuffled", records_shuffled),
|
|
||||||
("BST", "sorted", records_sorted),
|
|
||||||
]:
|
|
||||||
for rep, op, t in measure_operations(records, struct_name.split('d')[0].lower()[:2] if 'Linked' in struct_name else ('ht' if 'Hash' in struct_name else 'bst')):
|
|
||||||
all_data.append([struct_name, mode_label, op, f"{t:.6f}"])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
modes = [
|
||||||
|
("shuffled", records_shuffled),
|
||||||
|
("sorted", records_sorted)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
for struct_name, struct_type in experiments:
|
||||||
|
|
||||||
|
for mode_name, records in modes:
|
||||||
|
|
||||||
|
for rep in range(1, 4):
|
||||||
|
|
||||||
|
insert_time = measure_insert(records, struct_type)
|
||||||
|
|
||||||
|
search_time = measure_search(records, struct_type)
|
||||||
|
|
||||||
|
delete_time = measure_delete(records, struct_type)
|
||||||
|
|
||||||
|
all_data.append([
|
||||||
|
struct_name,
|
||||||
|
mode_name,
|
||||||
|
rep,
|
||||||
|
"insert",
|
||||||
|
insert_time
|
||||||
|
])
|
||||||
|
|
||||||
|
all_data.append([
|
||||||
|
struct_name,
|
||||||
|
mode_name,
|
||||||
|
rep,
|
||||||
|
"search",
|
||||||
|
search_time
|
||||||
|
])
|
||||||
|
|
||||||
|
all_data.append([
|
||||||
|
struct_name,
|
||||||
|
mode_name,
|
||||||
|
rep,
|
||||||
|
"delete",
|
||||||
|
delete_time
|
||||||
|
])
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# CSV
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(csv_path, "w", newline="", encoding="utf-8") as f:
|
||||||
|
|
||||||
with open(csv_path, 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
|
|
||||||
writer = csv.writer(f)
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
writer.writerow(["Структура", "Режим", "Операция", "Время (сек)"])
|
|
||||||
|
writer.writerow([
|
||||||
|
"Структура",
|
||||||
|
"Режим",
|
||||||
|
"Повтор",
|
||||||
|
"Операция",
|
||||||
|
"Время (сек)"
|
||||||
|
])
|
||||||
|
|
||||||
writer.writerows(all_data)
|
writer.writerows(all_data)
|
||||||
|
|
||||||
print("CSV сохранён в docs/data/results.csv")
|
print(f"CSV сохранён: {csv_path}")
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ГРАФИК
|
||||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
# ============================================================
|
||||||
import pandas as pd
|
|
||||||
|
|
||||||
df = pd.read_csv(csv_path)
|
df = pd.read_csv(csv_path)
|
||||||
|
|
||||||
df_avg = df.groupby(['Структура', 'Режим', 'Операция'])['Время (сек)'].mean().reset_index()
|
df_avg = (
|
||||||
|
df.groupby(
|
||||||
|
["Структура", "Режим", "Операция"]
|
||||||
|
)["Время (сек)"]
|
||||||
|
.mean()
|
||||||
|
.reset_index()
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
|
||||||
|
|
||||||
|
ops = ["insert", "search", "delete"]
|
||||||
|
|
||||||
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,6))
|
|
||||||
ops = ['insert', 'search', 'delete']
|
|
||||||
x = range(len(ops))
|
x = range(len(ops))
|
||||||
|
|
||||||
width = 0.12
|
width = 0.12
|
||||||
|
|
||||||
for i, (struct, mode) in enumerate([('LinkedList','shuffled'),('LinkedList','sorted'),
|
configs = [
|
||||||
('HashTable','shuffled'),('HashTable','sorted'),
|
("LinkedList", "shuffled"),
|
||||||
('BST','shuffled'),('BST','sorted')]):
|
("LinkedList", "sorted"),
|
||||||
subset = df_avg[(df_avg['Структура']==struct) & (df_avg['Режим']==mode)]
|
("HashTable", "shuffled"),
|
||||||
times = [subset[subset['Операция']==op]['Время (сек)'].values[0] for op in ops]
|
("HashTable", "sorted"),
|
||||||
ax.bar([p + i*width for p in x], times, width, label=f"{struct} ({mode})")
|
("BST", "shuffled"),
|
||||||
|
("BST", "sorted")
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
for i, (struct, mode) in enumerate(configs):
|
||||||
|
|
||||||
|
subset = df_avg[
|
||||||
|
(df_avg["Структура"] == struct)
|
||||||
|
&
|
||||||
|
(df_avg["Режим"] == mode)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
times = [
|
||||||
|
subset[
|
||||||
|
subset["Операция"] == op
|
||||||
|
]["Время (сек)"].values[0]
|
||||||
|
for op in ops
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.bar(
|
||||||
|
[p + i * width for p in x],
|
||||||
|
times,
|
||||||
|
width,
|
||||||
|
label=f"{struct} ({mode})"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_xticks([p + 2.5 * width for p in x])
|
||||||
|
|
||||||
ax.set_xticks([p + 2.5*width for p in x])
|
|
||||||
ax.set_xticklabels(ops)
|
ax.set_xticklabels(ops)
|
||||||
ax.set_ylabel('Среднее время (сек)')
|
|
||||||
ax.legend(bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc='upper left')
|
ax.set_ylabel("Среднее время (сек)")
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_title("Сравнение структур данных")
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.legend(
|
||||||
|
bbox_to_anchor=(1.05, 1),
|
||||||
|
loc="upper left"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
plt.tight_layout()
|
plt.tight_layout()
|
||||||
plt.savefig('C:/Users/xalva/2026-rff_mp/stepinim/docs/data/grafik.png')
|
|
||||||
|
plt.savefig(graph_path)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"График сохранён: {graph_path}")
|
||||||
|
|
||||||
plt.show()
|
plt.show()
|
||||||
BIN
stepinim/lab2_oop/docs/data/chart_time_2lab.png
Normal file
BIN
stepinim/lab2_oop/docs/data/chart_time_2lab.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 32 KiB |
20
stepinim/lab2_oop/docs/data/empty_2lab.txt
Normal file
20
stepinim/lab2_oop/docs/data/empty_2lab.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,20 @@
|
||||||
|
S
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
E
|
||||||
100
stepinim/lab2_oop/docs/data/large_2lab.txt
Normal file
100
stepinim/lab2_oop/docs/data/large_2lab.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,100 @@
|
||||||
|
####################################################################################################
|
||||||
|
#S # # ### ## ## # # ### # # ## # # ### ## #### # ## ## # #####
|
||||||
|
# # # # ## ## # # # # # # # # # ##### # ## # # ## # ## # #
|
||||||
|
## # ## ### ## #### ## # # # ## #### # ## #### ## ### # # # ## # # ## #
|
||||||
|
### # ## ## ### # # #### # # # # ## ## ###### ## ## # # ### # ###
|
||||||
|
## # # # ### # # ## ### ### # # ## # # # ## # # ####### # #
|
||||||
|
###### ### ## # # # # # # ### ### ## ### ### ##### # # ## # # ## ## ####
|
||||||
|
#### # ## # # ## # ## ## ## # ## # # ## ## # # # # ## ###
|
||||||
|
# # # # # ###### # # ## #### # # # ## # # ### ##### ## # #
|
||||||
|
# ### # # # # ## ### # # ## #### # # # ###### # # ###### # ## #
|
||||||
|
## ## ## ### # # ### # # ## # ## ### ### ## ## # ### # # #
|
||||||
|
## # ## # # ## # ### # ## # ### ## # ### ### ### # ## ## # ### # # #
|
||||||
|
# # # # # ### # ## # # # ## # # # # # # # # # # ### ## # # ## # # #
|
||||||
|
## # # # #### ## # # # # # # ### # # ##### # # # # # # # # #
|
||||||
|
# ## ## # ## # # #### # # ## #### # ## # # # # # # # # #
|
||||||
|
# # ### # # # ## # # # # ## ## # # # # ## # # # # ## ## #### # ## # # #
|
||||||
|
# # ### # # ## # ## #### #### ## # #### # ### ## # # # # ## ## #
|
||||||
|
##### # # # # # ## # ## # ### # # # # # # # # # # ### ## # ## ## #### # # #
|
||||||
|
# # # #### ## ## ## # # # # # # # # # ## # # ## # ### # # ## # # # ##
|
||||||
|
### # ### ####### ### # # # # # ## ## # ## # ## # ## ###
|
||||||
|
# # ### ######## ### ## # # # # # # ## ## # ## ### # # # ### ### ###
|
||||||
|
# # ## ## # # ### ### ## # # ## # # # # # ## ## ### # # #### #### ###
|
||||||
|
# ### ## ### #### # ## # # ## # ## # ## ### # # # # ### # ## ###
|
||||||
|
#### ## # ### # # ## ### ## # # # # # # # ## # ## ## # # # # ## ## #
|
||||||
|
### ## # # #### ## ## ##### ## # # # ## # ## # # # # # # # # ## # ## # #
|
||||||
|
# # # # # # # ## ## # ### # ## ## # ## # # # ## # # ## ## # # # # ## #
|
||||||
|
# # ###### # # # # # # # # ## ## # # # ## # # # # # # ## # # ## # # ##
|
||||||
|
# # # # # ## # # # # # # # # ## # ## # #### # ### #### ## # # ## ##
|
||||||
|
## # # ## # ### # #### ## # ### ## # # # # ### # ## # # # # #
|
||||||
|
# # ### # ### # ## # ## ## # # # ### ##### ## ### # ## ### # # # ## ###### #
|
||||||
|
## # # # ## # # #### # # ## # ## # # # # # # # # # # # # #
|
||||||
|
## # # # ## #### # ### ### ## # ## ##### # # # # # # # # # # ##### # # ##
|
||||||
|
# ## ## # # # # ### ## # # ### ### ## # # # # ## # # ## ### # # # ###
|
||||||
|
# ## ## ## ### # # #### # ## ## ## ### ### # # ## ##
|
||||||
|
## # # ##### #### # # ## ## ### # # # # # # # # # # ### # #### #
|
||||||
|
# # # # # # #### # # ## # # # ## # # # # # # # ### # # ##
|
||||||
|
## ### ## ### # ## ## ### # ## # # # # # # # # # # #### ## ##
|
||||||
|
## # ### ## ## # # ### # # #### # # # ### # # # # # # #### # #
|
||||||
|
# # # ## ### # # # # # # ## ## # # ## ## # ## # # # # ### ## # #
|
||||||
|
# ### # ### ## # # # # # # ## # ###### # ## ## ## # ## ## ## # ## # #
|
||||||
|
# # # # # ## # # # # # # ## # # # ###### # # ### # #
|
||||||
|
# # ## # # ## # # ## ### # ## ## ## # # # # # # # # # ## # # #
|
||||||
|
## #### ## ### #### # # ### # # # # # ## # ## # # ##### ## ## # # ## #
|
||||||
|
## # # # ## # ## # # ## # #### # # ### # #### # ## # ##### # # # #
|
||||||
|
# # # # # ## #### # # ## # # # # ## # ## ## # # # ## # # ## ## ### # #
|
||||||
|
# # # ## # ## # # ## ## # ## # # ## # ## # # # ##### #
|
||||||
|
## #### ## ##### # ### # ### # # ## # ## # # # # # # # ## # ### # ## #
|
||||||
|
# # # # # ## # ## # ## ## # # ### # ####### # # ## # ### ## ## ## ## ## #
|
||||||
|
### ## # ## ## # ## # ### ### # ### # # # ###### ### ### # # # ## ### # #
|
||||||
|
## # ## ## # ## ### # # # # ## # ### # ### ## # ## # # # # #
|
||||||
|
# # ## ## ## # # # # ## # # ## # ## # # # ## # # # # # # # # ## # # #
|
||||||
|
# # # ## # ## ## ## #### ## ## ## ### ##### ###### ## ### # # #
|
||||||
|
# # ## # # # # ## # # # # # ## # #### ## # ## # ### # ## #
|
||||||
|
# # ## # # # ### # # # # ## ### ## # ## # # # # # ## # # # ### ## # #
|
||||||
|
# ## # # # ## # # # # # ## # # # # ## # # # # ###### ## ### # #
|
||||||
|
# ## ## # ### # # ## ####### ## # ####### # # # # ## # ### # ## # # #
|
||||||
|
## ### ## ### # ## # # ## ### # ### ### # # # ## # # ## # ### # #
|
||||||
|
# # # ### ## # # ## # ## ## # ### # # # ### ###### # # # #
|
||||||
|
## # ### ## # ### ## ## # ## # ## ## ### ## ### ### ## ## # ## #
|
||||||
|
# # #### ## # # ## ## # #### # ### # ## ## # # # # # ## # #
|
||||||
|
# # # # #### # # # ### ## # ## ## ## # # ## # ##### # # # # # ## # #### # # #
|
||||||
|
# # ### # # ## #### # # # # ## ## # ## ## ### # ## ## ## # ## #
|
||||||
|
## # ## # # # # # ## ## # ## ## ## # ## # #### ## # ## #
|
||||||
|
# # # ## # ## # # # # ### # # ## ## # # # # # ### # ### ## # # ## #
|
||||||
|
# # # ### # # ## ## # # ## # ### # # ### # ## # ### # ## ## ## # #
|
||||||
|
### # ## # # #### ### ## # ## # ## # ## #### # # ###### # # #### # ## #
|
||||||
|
# # # # # # ### # # # # ## #### ### # # # # # ## # # # #### # #### # #
|
||||||
|
## ## # ## # # # # # ## # ### #### # ## ### # ##### ### ## ### # # #
|
||||||
|
# # # ####### ## ### # ####### # # # ####### # # # ### # # ## # # # #
|
||||||
|
## # # ## ## ## # ### ## ## ### ## ## # # ## # ## ## # # # # #
|
||||||
|
### # # #### ### # # ## # ## # # # #### # # # # # # # # ## # ## #
|
||||||
|
# ##### # ## ### ## #### # # # ## #### # # # # ## # # ## # #
|
||||||
|
# # # # # ### # ## #### # # # ### # # # # ## # # # # # # #
|
||||||
|
# # ## ## #### # # ### ## ## ### ### ## ## # # # # # ## # ## ### #
|
||||||
|
## # # ## # # ## # ## # ### # ### # # # ## # ### #### # ## #
|
||||||
|
# ## # # # # ## ## # # # # ## # ### ## ###### ### # ## ### # # # # # #
|
||||||
|
### # # # # #### # # # # ### ##### # ## # ## # # ## # # # ## #
|
||||||
|
# # # # ##### # # #### # # # ## # ## # # ## ### # # ## # #### #
|
||||||
|
### ## # # # ## # # ## # # ## # # # ### ## ## # ### # # ## # # # # #
|
||||||
|
#### # # # # ## # # # ## ### # # # ### # ## # # ## # # # ## # #
|
||||||
|
# # # ## # ## # # ## ### # ## ## # ## # ## ## # # # ## # # ### ## ## ## #
|
||||||
|
# # # ## # # # ## # ## ## # ## # ## ## #### #### # ## # # #
|
||||||
|
## # # #### ### ## # #### ### ### # ## # # ## ## # ## # ### #
|
||||||
|
# ## ##### # # ## ### ### # # # # ### #### ## ## ## ## ### ## # #
|
||||||
|
# # ## # ## ## # # ### # # # # ## # ### ## ## ## ## ## # # # #
|
||||||
|
# #### # # #### # ## ### ###### # # # ## # # # # # # # # # #### ## # # # #
|
||||||
|
# #### # ### ##### # ## ## # # ## ## # ## ## # ## ### # # # # # # #
|
||||||
|
# # ## # # # ## # # ## ## # # # # ## # # # ## ### # ## # #
|
||||||
|
### # ## # # # ## # # # #### ##### # # ## # ## # # # # ### # #
|
||||||
|
# # # # ### # ## # # # # ## # # # ### # ## # # # # # # # # # # # #
|
||||||
|
## # # # # ## ## # #### ## # # ## # # # # # ### # # # #### # # ## ## # # #
|
||||||
|
## # # ## # #### # # # # ## # ### ## ## #### # ## ## # ## ## #### ## ### #### #
|
||||||
|
# ### ### ### # ### ### ## # # # ###### # # ### ## # # # # # # # #
|
||||||
|
## ### ## # ## # ## # ## ### # # # #### ### ### # #
|
||||||
|
# # ## # # # ## ## # # # # ### ### # ### ### # # # # ### ## # #
|
||||||
|
## # ## # # # # ###### ## ### # ### # # # ## # ## ## # ### # # # ## # ## #
|
||||||
|
# ## # ## # # # ## ## # ## ## ## # ## # ## # # # # ## # # # #
|
||||||
|
# ### # ## ## # #### # ##### # ## ## ## ### # # # # ### #
|
||||||
|
## # ## # # # # ##### # ## # # # ## # ### # # # ## # ## # # # ## E#
|
||||||
|
####################################################################################################
|
||||||
50
stepinim/lab2_oop/docs/data/medium_2lab.txt
Normal file
50
stepinim/lab2_oop/docs/data/medium_2lab.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
||||||
|
##################################################
|
||||||
|
#S ## ### # # # #### # ## #
|
||||||
|
# # ## # # # # ##### ### # ### # #
|
||||||
|
# ## #### # ### ### ## # # #### ### # # #
|
||||||
|
#### # # # # # ## # ####
|
||||||
|
# ## # #### ## # # ## # # # #
|
||||||
|
# ### # # # # ### # ##
|
||||||
|
# # # # ## # # ## # ## # # #
|
||||||
|
## # # # #### # # # # # ### ##
|
||||||
|
## # # ## ## ### # # ## #
|
||||||
|
## # # # # # # # # # # # # #
|
||||||
|
# # ## # ## ## ## ## ## # ###
|
||||||
|
# ### # # # ## ## # # # # ## # ##
|
||||||
|
## # # # # ## # # # # #
|
||||||
|
# # # # # ### # ### # # ##
|
||||||
|
# # # # # # # ##### # ### ##
|
||||||
|
# # # # ## ## # # # # ### #### #
|
||||||
|
## # # # ## # # ## # ### ## ### # #
|
||||||
|
## # ## # # # # #
|
||||||
|
# ##### ## ## # # # ## # ## # # #
|
||||||
|
# # # # ### ##### ### # # ## #
|
||||||
|
## # # # ## # # ## # # # # ## #
|
||||||
|
#### # # ## # # # ## ## # ## ## #
|
||||||
|
# # ### ### ## # ## #### # #
|
||||||
|
# # ### # ## ##### # # # # ## # #
|
||||||
|
## #### # # # # # #
|
||||||
|
# ## # # # # ## ## # # ## # #
|
||||||
|
# # ## # ### # ### ## # ## #
|
||||||
|
# # # # # ## ## ## # #
|
||||||
|
# # ## ### ## ## # # # # # ## # #
|
||||||
|
## # # #### # #### # ## ## # ## #
|
||||||
|
# # # ## # # # # # # # # #
|
||||||
|
# ### ### # # # # # # # #
|
||||||
|
# ## # # # ####### # # # # # # ### #
|
||||||
|
## # # # # # # # # # ## # ## #
|
||||||
|
# # # # ## ## # # ## ### # # # # # # #
|
||||||
|
# ## # ### # # # # # # # #
|
||||||
|
# # # # # # # ## # ### # #
|
||||||
|
# # ### # # # ### # ## # # #
|
||||||
|
# ### # # # # ## # # ## # #
|
||||||
|
# ## # ### # ## ## ### # # # #
|
||||||
|
# ## # # ## ## # # # ## # #
|
||||||
|
# # ## # # # # # # # # ## #
|
||||||
|
## # # # # # # # # # # # #
|
||||||
|
# # # # ### ## ### # ## # # # #
|
||||||
|
## ##### # # # ## # ## ### # #
|
||||||
|
# ## # ## ##### # # # ## #
|
||||||
|
# # # # # # ### # # # # # #
|
||||||
|
### # # # # # # ## ## ### ## #E#
|
||||||
|
##################################################
|
||||||
15
stepinim/lab2_oop/docs/data/no_exit_2lab.txt
Normal file
15
stepinim/lab2_oop/docs/data/no_exit_2lab.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,15 @@
|
||||||
|
###############
|
||||||
|
#S # #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
## # #
|
||||||
|
# # # #
|
||||||
|
## ## # # # #
|
||||||
|
# # # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # # ## #
|
||||||
|
## # # #
|
||||||
|
## #
|
||||||
|
## # # # #
|
||||||
|
# # # ##
|
||||||
|
# # #E#
|
||||||
|
###############
|
||||||
21
stepinim/lab2_oop/docs/data/results_2lab.csv
Normal file
21
stepinim/lab2_oop/docs/data/results_2lab.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,21 @@
|
||||||
|
maze,strategy,time_ms,visited,path_length
|
||||||
|
small,BFS,0.1971,28,15
|
||||||
|
small,DFS,0.062,16,15
|
||||||
|
small,A*,0.1713,28,15
|
||||||
|
small,Dijkstra,0.148,28,15
|
||||||
|
medium,BFS,5.3354,1377,95
|
||||||
|
medium,DFS,0.7772,282,151
|
||||||
|
medium,A*,3.8703,500,95
|
||||||
|
medium,Dijkstra,8.3548,1363,95
|
||||||
|
large,BFS,16.9817,4391,195
|
||||||
|
large,DFS,3.414,614,285
|
||||||
|
large,A*,5.7519,559,195
|
||||||
|
large,Dijkstra,31.018,4380,195
|
||||||
|
empty,BFS,2.3012,400,39
|
||||||
|
empty,DFS,1.4237,400,191
|
||||||
|
empty,A*,3.6105,400,39
|
||||||
|
empty,Dijkstra,2.9606,400,39
|
||||||
|
no_exit,BFS,0.5791,136,0
|
||||||
|
no_exit,DFS,0.5479,136,0
|
||||||
|
no_exit,A*,0.9933,136,0
|
||||||
|
no_exit,Dijkstra,0.8121,136,0
|
||||||
|
10
stepinim/lab2_oop/docs/data/small_2lab.txt
Normal file
10
stepinim/lab2_oop/docs/data/small_2lab.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
#S #
|
||||||
|
# ###### #
|
||||||
|
# # # #
|
||||||
|
# # ## # #
|
||||||
|
# # ## # #
|
||||||
|
# # # #
|
||||||
|
# ###### #
|
||||||
|
# E#
|
||||||
|
##########
|
||||||
122
stepinim/lab2_oop/docs/otchet_2lab.md
Normal file
122
stepinim/lab2_oop/docs/otchet_2lab.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,122 @@
|
||||||
|
ОПИСАНИЕ ЗАДАЧИ И ВЫБРАННЫХ ПАТТЕРНОВ
|
||||||
|
|
||||||
|
Цель работы — разработать систему поиска пути в лабиринте с использованием
|
||||||
|
оопп и паттернов проектирования.
|
||||||
|
|
||||||
|
В работе были использованы следующие паттерны:
|
||||||
|
|
||||||
|
Strategy — для реализации алгоритмов поиска пути (BFS, DFS, A*, Dijkstra).
|
||||||
|
Позволяет менять алгоритм без изменения кода основного класса MazeSolver.
|
||||||
|
|
||||||
|
Builder — для создания лабиринта из текстового файла.
|
||||||
|
Отделяет логику загрузки данных от основной системы.
|
||||||
|
'''mermaid
|
||||||
|
|
||||||
|
classDiagram
|
||||||
|
class Cell {
|
||||||
|
+x
|
||||||
|
+y
|
||||||
|
+is_wall
|
||||||
|
+is_start
|
||||||
|
+is_exit
|
||||||
|
+weight
|
||||||
|
+isPassable()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Maze {
|
||||||
|
+width
|
||||||
|
+height
|
||||||
|
+start
|
||||||
|
+exit
|
||||||
|
+getCell()
|
||||||
|
+getNeighbors()
|
||||||
|
+getWeightedNeighbors()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeBuilder {
|
||||||
|
+buildFromFile()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class TextFileMazeBuilder
|
||||||
|
MazeBuilder <|-- TextFileMazeBuilder
|
||||||
|
|
||||||
|
class PathFindingStrategy {
|
||||||
|
+findPath()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class BFSStrategy
|
||||||
|
class DFSStrategy
|
||||||
|
class AStarStrategy
|
||||||
|
class DijkstraStrategy
|
||||||
|
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|-- BFSStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|-- DFSStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|-- AStarStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|-- DijkstraStrategy
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeSolver {
|
||||||
|
+setStrategy()
|
||||||
|
+solve()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
MazeSolver --> PathFindingStrategy
|
||||||
|
Maze --> Cell
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
ЛИСТИНГИ КЛЮЧЕВЫХ КЛАССОВ
|
||||||
|
|
||||||
|
В проекте реализованы основные классы:
|
||||||
|
Cell — хранение информации о клетке лабиринта
|
||||||
|
Maze — структура лабиринта и работа с соседями
|
||||||
|
MazeSolver — запуск поиска пути
|
||||||
|
PathFindingStrategy — интерфейс алгоритмов
|
||||||
|
BFSStrategy, DFSStrategy, AStarStrategy, DijkstraStrategy — реализации алгоритмов
|
||||||
|
TextFileMazeBuilder — загрузка лабиринта из файла
|
||||||
|
SearchStats — хранение статистики
|
||||||
|
|
||||||
|
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
|
||||||
|
|
||||||
|
Алгоритмы тестировались на разных лабиринтах: small, medium, large, empty, no_exit.
|
||||||
|
|
||||||
|
Сравнивались:
|
||||||
|
|
||||||
|
время выполнения
|
||||||
|
количество посещённых клеток
|
||||||
|
длина найденного пути
|
||||||
|
|
||||||
|
Результаты в общем виде:
|
||||||
|
|
||||||
|
BFS — гарантирует кратчайший путь, но посещает много клеток
|
||||||
|
DFS — быстрый, но не гарантирует оптимальный путь
|
||||||
|
A* — самый быстрый в большинстве случаев за счёт эвристики
|
||||||
|
Dijkstra — стабильный, но медленнее A* на больших лабиринтах
|
||||||
|
|
||||||
|
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПАТТЕРНОВ
|
||||||
|
|
||||||
|
Результаты показали, что A* является наиболее эффективным алгоритмом на больших данных,
|
||||||
|
так как использует эвристику и уменьшает количество проверяемых клеток.
|
||||||
|
|
||||||
|
BFS всегда находит оптимальный путь, но работает медленнее из-за полного обхода пространства.
|
||||||
|
|
||||||
|
DFS быстрее по времени, но не гарантирует лучший результат.
|
||||||
|
|
||||||
|
Dijkstra корректно работает с весами, но в данной задаче часто уступает A*.
|
||||||
|
|
||||||
|
Паттерн Strategy позволил легко переключать алгоритмы без изменения основной логики программы.
|
||||||
|
Паттерн Builder упростил создание лабиринтов и отделил загрузку данных от логики поиска.
|
||||||
|
|
||||||
|
ВЫВОДЫ
|
||||||
|
|
||||||
|
В ходе работы была создана гибкая система поиска пути в лабиринте с использованием ООП
|
||||||
|
и паттернов проектирования. Благодаря Strategy алгоритмы стали независимыми и легко
|
||||||
|
заменяемыми. Благодаря Builder упростилась работа с созданием и загрузкой лабиринтов.
|
||||||
|
В целом, архитектура получилась расширяемой: можно легко добавить новый алгоритм или тип
|
||||||
|
лабиринта без переписывания существующего кода.
|
||||||
|
Таким образом, наиболее сбалансированным алгоритмом для поиска пути в лабиринте является A*,
|
||||||
|
так как он обеспечивает:
|
||||||
|
|
||||||
|
высокую скорость работы,
|
||||||
|
оптимальность результата,
|
||||||
|
минимальное количество исследуемых состояний.
|
||||||
|
|
||||||
|
Алгоритмы BFS и Dijkstra гарантируют оптимальность, но проигрывают по производительности,
|
||||||
|
а DFS является самым быстрым, но не гарантирует качество решения.
|
||||||
789
stepinim/lab2_oop/poisk.py
Normal file
789
stepinim/lab2_oop/poisk.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,789 @@
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
from collections import deque
|
||||||
|
import heapq
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
import random
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЭТАП 1. МОДЕЛЬ ЛАБИРИНТА
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class Cell:
|
||||||
|
def __init__(self, x, y, is_wall=False, is_start=False, is_exit=False):
|
||||||
|
self.x = x
|
||||||
|
self.y = y
|
||||||
|
self.is_wall = is_wall
|
||||||
|
self.is_start = is_start
|
||||||
|
self.is_exit = is_exit
|
||||||
|
self.weight = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
def isPassable(self):
|
||||||
|
return not self.is_wall
|
||||||
|
|
||||||
|
def __repr__(self):
|
||||||
|
return f"Cell({self.x},{self.y})"
|
||||||
|
|
||||||
|
def __hash__(self):
|
||||||
|
return hash((self.x, self.y))
|
||||||
|
|
||||||
|
def __eq__(self, other):
|
||||||
|
return isinstance(other, Cell) and self.x == other.x and self.y == other.y
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Maze:
|
||||||
|
def __init__(self, width, height):
|
||||||
|
self.width = width
|
||||||
|
self.height = height
|
||||||
|
self.cells = []
|
||||||
|
self.start = None
|
||||||
|
self.exit = None
|
||||||
|
|
||||||
|
def getCell(self, x, y):
|
||||||
|
if 0 <= x < self.width and 0 <= y < self.height:
|
||||||
|
return self.cells[y][x]
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
def getNeighbors(self, cell):
|
||||||
|
neighbors = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for dx, dy in [(0, -1), (0, 1), (-1, 0), (1, 0)]:
|
||||||
|
nx = cell.x + dx
|
||||||
|
ny = cell.y + dy
|
||||||
|
|
||||||
|
neighbor = self.getCell(nx, ny)
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor and neighbor.isPassable():
|
||||||
|
neighbors.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return neighbors
|
||||||
|
|
||||||
|
def getWeightedNeighbors(self, cell):
|
||||||
|
return [(n, n.weight) for n in self.getNeighbors(cell)]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЭТАП 2. BUILDER
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeBuilder:
|
||||||
|
def buildFromFile(self, filename):
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TextFileMazeBuilder(MazeBuilder):
|
||||||
|
|
||||||
|
def buildFromFile(self, filename):
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
|
||||||
|
lines = [line.rstrip('\n') for line in f]
|
||||||
|
|
||||||
|
height = len(lines)
|
||||||
|
width = max(len(line) for line in lines)
|
||||||
|
|
||||||
|
maze = Maze(width, height)
|
||||||
|
|
||||||
|
for y, line in enumerate(lines):
|
||||||
|
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for x, char in enumerate(line):
|
||||||
|
|
||||||
|
if char == '#':
|
||||||
|
cell = Cell(x, y, is_wall=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif char == 'S':
|
||||||
|
cell = Cell(x, y, is_start=True)
|
||||||
|
maze.start = cell
|
||||||
|
|
||||||
|
elif char == 'E':
|
||||||
|
cell = Cell(x, y, is_exit=True)
|
||||||
|
maze.exit = cell
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
cell = Cell(x, y)
|
||||||
|
|
||||||
|
row.append(cell)
|
||||||
|
|
||||||
|
while len(row) < width:
|
||||||
|
row.append(Cell(len(row), y, is_wall=True))
|
||||||
|
|
||||||
|
maze.cells.append(row)
|
||||||
|
|
||||||
|
if maze.start is None or maze.exit is None:
|
||||||
|
raise ValueError("В лабиринте нет S или E")
|
||||||
|
|
||||||
|
return maze
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПУТИ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def reconstruct_path(parents, end_cell):
|
||||||
|
|
||||||
|
path = []
|
||||||
|
|
||||||
|
current = end_cell
|
||||||
|
|
||||||
|
while current is not None:
|
||||||
|
path.append(current)
|
||||||
|
current = parents[current]
|
||||||
|
|
||||||
|
path.reverse()
|
||||||
|
|
||||||
|
return path
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЭТАП 3. STRATEGY
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class PathFindingStrategy:
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def name(self):
|
||||||
|
return "Unknown"
|
||||||
|
|
||||||
|
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# BFS
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class BFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def name(self):
|
||||||
|
return "BFS"
|
||||||
|
|
||||||
|
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
queue = deque([start])
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
|
||||||
|
parents = {
|
||||||
|
start: None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
while queue:
|
||||||
|
|
||||||
|
current = queue.popleft()
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = reconstruct_path(parents, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.getNeighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
parents[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
queue.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# DFS
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class DFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def name(self):
|
||||||
|
return "DFS"
|
||||||
|
|
||||||
|
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
stack = [start]
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
|
||||||
|
parents = {
|
||||||
|
start: None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
while stack:
|
||||||
|
|
||||||
|
current = stack.pop()
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = reconstruct_path(parents, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.getNeighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
parents[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
stack.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# A*
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class AStarStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def name(self):
|
||||||
|
return "A*"
|
||||||
|
|
||||||
|
def heuristic(self, a, b):
|
||||||
|
return abs(a.x - b.x) + abs(a.y - b.y)
|
||||||
|
|
||||||
|
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
counter = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
open_set = []
|
||||||
|
|
||||||
|
heapq.heappush(open_set, (0, counter, start))
|
||||||
|
|
||||||
|
parents = {
|
||||||
|
start: None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
g_score = {
|
||||||
|
start: 0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = set()
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while open_set:
|
||||||
|
|
||||||
|
_, _, current = heapq.heappop(open_set)
|
||||||
|
|
||||||
|
if current in visited:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(current)
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = reconstruct_path(parents, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.getNeighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
tentative_g = g_score[current] + 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in g_score or tentative_g < g_score[neighbor]:
|
||||||
|
|
||||||
|
g_score[neighbor] = tentative_g
|
||||||
|
|
||||||
|
parents[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
f_score = tentative_g + self.heuristic(neighbor, exit)
|
||||||
|
|
||||||
|
counter += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
heapq.heappush(
|
||||||
|
open_set,
|
||||||
|
(f_score, counter, neighbor)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# DIJKSTRA
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class DijkstraStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def name(self):
|
||||||
|
return "Dijkstra"
|
||||||
|
|
||||||
|
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
counter = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
queue = []
|
||||||
|
|
||||||
|
heapq.heappush(queue, (0, counter, start))
|
||||||
|
|
||||||
|
distances = {
|
||||||
|
start: 0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
parents = {
|
||||||
|
start: None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = set()
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while queue:
|
||||||
|
|
||||||
|
dist, _, current = heapq.heappop(queue)
|
||||||
|
|
||||||
|
if current in visited:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(current)
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = reconstruct_path(parents, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor, weight in maze.getWeightedNeighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
new_dist = dist + weight
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in distances or new_dist < distances[neighbor]:
|
||||||
|
|
||||||
|
distances[neighbor] = new_dist
|
||||||
|
|
||||||
|
parents[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
counter += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
heapq.heappush(
|
||||||
|
queue,
|
||||||
|
(new_dist, counter, neighbor)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЭТАП 4. STATS + SOLVER
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class SearchStats:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
strategy_name,
|
||||||
|
time_ms,
|
||||||
|
visited_cells,
|
||||||
|
path_length,
|
||||||
|
path_found
|
||||||
|
):
|
||||||
|
self.strategy_name = strategy_name
|
||||||
|
self.time_ms = time_ms
|
||||||
|
self.visited_cells = visited_cells
|
||||||
|
self.path_length = path_length
|
||||||
|
self.path_found = path_found
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeSolver:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, maze, strategy=None):
|
||||||
|
self.maze = maze
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
|
||||||
|
def setStrategy(self, strategy):
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
|
||||||
|
def solve(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
if self.strategy is None:
|
||||||
|
raise ValueError("Стратегия не выбрана")
|
||||||
|
|
||||||
|
start_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
path, visited = self.strategy.findPath(
|
||||||
|
self.maze,
|
||||||
|
self.maze.start,
|
||||||
|
self.maze.exit
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
end_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
elapsed_ms = (end_time - start_time) * 1000
|
||||||
|
|
||||||
|
return SearchStats(
|
||||||
|
self.strategy.name,
|
||||||
|
elapsed_ms,
|
||||||
|
visited,
|
||||||
|
len(path),
|
||||||
|
len(path) > 0
|
||||||
|
), path
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def render(maze, path=None):
|
||||||
|
|
||||||
|
path_set = set(path) if path else set()
|
||||||
|
|
||||||
|
for y in range(maze.height):
|
||||||
|
|
||||||
|
line = ""
|
||||||
|
|
||||||
|
for x in range(maze.width):
|
||||||
|
|
||||||
|
cell = maze.getCell(x, y)
|
||||||
|
|
||||||
|
if cell == maze.start:
|
||||||
|
line += "S"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell == maze.exit:
|
||||||
|
line += "E"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell in path_set:
|
||||||
|
line += "."
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell.is_wall:
|
||||||
|
line += "#"
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
line += " "
|
||||||
|
|
||||||
|
print(line)
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ФАЙЛЫ И ПУТИ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
OUTPUT_DIR = os.path.join("docs", "data")
|
||||||
|
|
||||||
|
PREFIX = "_2lab"
|
||||||
|
|
||||||
|
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_path(filename):
|
||||||
|
|
||||||
|
name, ext = os.path.splitext(filename)
|
||||||
|
|
||||||
|
return os.path.join(
|
||||||
|
OUTPUT_DIR,
|
||||||
|
f"{name}{PREFIX}{ext}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# СОЗДАНИЕ ЛАБИРИНТА
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def create_test_maze(filename, lines):
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f:
|
||||||
|
|
||||||
|
for line in lines:
|
||||||
|
f.write(line + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
return filename
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ГЕНЕРАЦИЯ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def generate_maze(width, height, wall_density=0.3):
|
||||||
|
|
||||||
|
grid = [[' ' for _ in range(width)] for _ in range(height)]
|
||||||
|
|
||||||
|
for x in range(width):
|
||||||
|
grid[0][x] = '#'
|
||||||
|
grid[height - 1][x] = '#'
|
||||||
|
|
||||||
|
for y in range(height):
|
||||||
|
grid[y][0] = '#'
|
||||||
|
grid[y][width - 1] = '#'
|
||||||
|
|
||||||
|
x, y = 1, 1
|
||||||
|
|
||||||
|
path_cells = {(x, y)}
|
||||||
|
|
||||||
|
while x < width - 2 or y < height - 2:
|
||||||
|
|
||||||
|
if x < width - 2 and random.random() > 0.3:
|
||||||
|
x += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
elif y < height - 2:
|
||||||
|
y += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
x += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
path_cells.add((x, y))
|
||||||
|
|
||||||
|
for yy in range(1, height - 1):
|
||||||
|
|
||||||
|
for xx in range(1, width - 1):
|
||||||
|
|
||||||
|
if (xx, yy) not in path_cells:
|
||||||
|
|
||||||
|
if random.random() < wall_density:
|
||||||
|
grid[yy][xx] = '#'
|
||||||
|
|
||||||
|
grid[1][1] = 'S'
|
||||||
|
grid[height - 2][width - 2] = 'E'
|
||||||
|
|
||||||
|
return [''.join(row) for row in grid]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def generate_empty_maze(size):
|
||||||
|
|
||||||
|
lines = [" " * size for _ in range(size)]
|
||||||
|
|
||||||
|
lines[0] = "S" + " " * (size - 1)
|
||||||
|
|
||||||
|
lines[size - 1] = " " * (size - 1) + "E"
|
||||||
|
|
||||||
|
return lines
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def generate_no_exit_maze(size):
|
||||||
|
|
||||||
|
lines = generate_maze(size, size, wall_density=0.2)
|
||||||
|
|
||||||
|
for y, line in enumerate(lines):
|
||||||
|
|
||||||
|
if 'E' in line:
|
||||||
|
|
||||||
|
x = line.index('E')
|
||||||
|
|
||||||
|
for dy, dx in [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]:
|
||||||
|
|
||||||
|
ny = y + dy
|
||||||
|
nx = x + dx
|
||||||
|
|
||||||
|
if 0 <= ny < size and 0 <= nx < size:
|
||||||
|
|
||||||
|
if lines[ny][nx] == ' ':
|
||||||
|
|
||||||
|
lines[ny] = (
|
||||||
|
lines[ny][:nx]
|
||||||
|
+ '#'
|
||||||
|
+ lines[ny][nx + 1:]
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
return lines
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ЭКСПЕРИМЕНТЫ
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_experiments():
|
||||||
|
|
||||||
|
mazes = {
|
||||||
|
|
||||||
|
"small": [
|
||||||
|
"##########",
|
||||||
|
"#S #",
|
||||||
|
"# ###### #",
|
||||||
|
"# # # #",
|
||||||
|
"# # ## # #",
|
||||||
|
"# # ## # #",
|
||||||
|
"# # # #",
|
||||||
|
"# ###### #",
|
||||||
|
"# E#",
|
||||||
|
"##########"
|
||||||
|
],
|
||||||
|
|
||||||
|
"medium": generate_maze(50, 50, 0.35),
|
||||||
|
|
||||||
|
"large": generate_maze(100, 100, 0.4),
|
||||||
|
|
||||||
|
"empty": generate_empty_maze(20),
|
||||||
|
|
||||||
|
"no_exit": generate_no_exit_maze(15)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
strategies = [
|
||||||
|
BFSStrategy(),
|
||||||
|
DFSStrategy(),
|
||||||
|
AStarStrategy(),
|
||||||
|
DijkstraStrategy()
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
results = []
|
||||||
|
|
||||||
|
print("=" * 60)
|
||||||
|
print("ЭКСПЕРИМЕНТЫ")
|
||||||
|
print("=" * 60)
|
||||||
|
|
||||||
|
for maze_name, lines in mazes.items():
|
||||||
|
|
||||||
|
filename = get_path(f"{maze_name}.txt")
|
||||||
|
|
||||||
|
create_test_maze(filename, lines)
|
||||||
|
|
||||||
|
maze = TextFileMazeBuilder().buildFromFile(filename)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"\nЛабиринт: {maze_name}")
|
||||||
|
print("-" * 60)
|
||||||
|
|
||||||
|
for strategy in strategies:
|
||||||
|
|
||||||
|
times = []
|
||||||
|
visited_values = []
|
||||||
|
|
||||||
|
final_path_len = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
for _ in range(5):
|
||||||
|
|
||||||
|
solver = MazeSolver(maze)
|
||||||
|
|
||||||
|
solver.setStrategy(strategy)
|
||||||
|
|
||||||
|
stats, path = solver.solve()
|
||||||
|
|
||||||
|
times.append(stats.time_ms)
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_values.append(stats.visited_cells)
|
||||||
|
|
||||||
|
final_path_len = stats.path_length
|
||||||
|
|
||||||
|
avg_time = sum(times) / len(times)
|
||||||
|
|
||||||
|
avg_visited = sum(visited_values) / len(visited_values)
|
||||||
|
|
||||||
|
results.append({
|
||||||
|
"maze": maze_name,
|
||||||
|
"strategy": strategy.name,
|
||||||
|
"time_ms": round(avg_time, 4),
|
||||||
|
"visited": int(avg_visited),
|
||||||
|
"path_length": final_path_len
|
||||||
|
})
|
||||||
|
|
||||||
|
status = "найден" if final_path_len > 0 else "не найден"
|
||||||
|
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"{strategy.name:<10} | "
|
||||||
|
f"{avg_time:>8.4f} мс | "
|
||||||
|
f"{int(avg_visited):>5} клеток | "
|
||||||
|
f"путь {status}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
csv_path = get_path("results.csv")
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(csv_path, "w", newline="", encoding='utf-8') as f:
|
||||||
|
|
||||||
|
writer = csv.DictWriter(
|
||||||
|
f,
|
||||||
|
fieldnames=[
|
||||||
|
"maze",
|
||||||
|
"strategy",
|
||||||
|
"time_ms",
|
||||||
|
"visited",
|
||||||
|
"path_length"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
writer.writeheader()
|
||||||
|
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"\nCSV сохранён: {csv_path}")
|
||||||
|
|
||||||
|
return results
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# ГРАФИК
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def build_charts(results):
|
||||||
|
|
||||||
|
mazes = list(dict.fromkeys(r["maze"] for r in results))
|
||||||
|
|
||||||
|
strategies = list(dict.fromkeys(r["strategy"] for r in results))
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
|
||||||
|
|
||||||
|
x = range(len(mazes))
|
||||||
|
|
||||||
|
width = 0.2
|
||||||
|
|
||||||
|
colors = {
|
||||||
|
'BFS': '#3498db',
|
||||||
|
'DFS': '#e74c3c',
|
||||||
|
'A*': '#2ecc71',
|
||||||
|
'Dijkstra': '#f39c12'
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for i, strategy in enumerate(strategies):
|
||||||
|
|
||||||
|
times = [
|
||||||
|
r["time_ms"]
|
||||||
|
for r in results
|
||||||
|
if r["strategy"] == strategy
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.bar(
|
||||||
|
[j + i * width for j in x],
|
||||||
|
times,
|
||||||
|
width,
|
||||||
|
label=strategy,
|
||||||
|
color=colors.get(strategy, 'gray')
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_xlabel("Лабиринт")
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_ylabel("Время (мс)")
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_title("Сравнение алгоритмов")
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_xticks([j + width * 1.5 for j in x])
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.set_xticklabels(mazes)
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.legend()
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.grid(axis='y', alpha=0.3)
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.tight_layout()
|
||||||
|
|
||||||
|
chart_path = get_path("chart_time.png")
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.savefig(chart_path, dpi=150, bbox_inches='tight')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"График сохранён: {chart_path}")
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.show()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
# MAIN
|
||||||
|
# ============================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def main():
|
||||||
|
|
||||||
|
results = run_experiments()
|
||||||
|
|
||||||
|
build_charts(results)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
main()
|
||||||
Loading…
Reference in New Issue
Block a user